隨著各種先進技術在電網(wǎng)中的廣泛應用，智能化已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。建設可靠高效的電網(wǎng)，是保障國家能源安全和經(jīng)濟社會全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展的必然要求。本文闡述了智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的定義和特征，然后分別對國內外電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展狀況進行了介紹，主要包括電力物聯(lián)網(wǎng)在中國、美國、歐洲、日本和韓國的發(fā)展進程、主要研究和應用情況。

引言

物聯(lián)網(wǎng)技術應用于智能電網(wǎng)是信息通信技術發(fā)展到一定階段的必然趨勢，物聯(lián)網(wǎng)技術為智能電網(wǎng)提供強大的技術支持，使信息通信技術在電力系統(tǒng)中能夠得到更好的應用，從而提高電力系統(tǒng)的信息化水平。物聯(lián)網(wǎng)技術是提升電力系統(tǒng)智能化水平的重要手段，是電力系統(tǒng)實現(xiàn)低能耗、低污染、低排放的目標和實現(xiàn) “電力流、信息流、業(yè)務流”的高度融合的關鍵技術。物聯(lián)網(wǎng)技術能有效地作用于電網(wǎng)中發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等關鍵環(huán)節(jié)。同樣，智能電網(wǎng)也是物聯(lián)網(wǎng)的重要應用領域之一。電網(wǎng)智能化也是拉動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不斷前進的強大驅動力，并且有力的影響和支撐著物聯(lián)網(wǎng)在其他領域的應用，進而提高我國工業(yè)生產(chǎn)水平、居民生活標準和綜合國力。

本文將綜述物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中應用以及國內外研究現(xiàn)狀。

 一、智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)

 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)（smart power grids），就是電網(wǎng)的智能化，通過先進的傳感技術和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、兼容和互動的目標。它的智能化主要體現(xiàn)為：自愈、互動、優(yōu)質、兼容。

智能電網(wǎng)的特點

(1)自愈。能夠自動檢測、快速診斷，自動隔離和自我恢復，從而有效避免停電事故。

(2)堅強。能夠頑強的抵抗自然災害的侵襲或者人為的破壞，保證電網(wǎng)的安全運行。

(3)互動。實現(xiàn)與顧客的互動，滿足顧客對電能智能性和可靠性的要求。

(4)優(yōu)質。提供優(yōu)質的電能，保證用戶的電能質量。

(5)經(jīng)濟。合理配置資源，提高能源的利用效率，降低電能的損耗，投資成本和運行維護成本。

(6)兼容?？梢匀菁{集中式發(fā)電、分布式發(fā)電等多種不同類型的電源，滿足電力用戶多樣化的需求。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things），是指通過射頻識別、激光掃描器、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備，按一定的方法，把物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息的交換和通信，實現(xiàn)智能化的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡。

物聯(lián)網(wǎng)的特點

物聯(lián)網(wǎng)上部署了大量多種類型的傳感器，不同類型的傳感器捕獲不同的信息。物聯(lián)網(wǎng)具有智能處理的功能，能夠對物體進行智能控制。它利用傳感器技術、云計算等技術將從傳感器獲得的多種信息進行分析、加工和處理，進而得出可被使用有價值的數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡?；ヂ?lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術的核心內容，物聯(lián)網(wǎng)通過有線和無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)進行有效融合，從而收集信息，再將收集到的信息傳遞出去。

物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)間存在許多的共性技術，將物聯(lián)網(wǎng)技術廣泛應用在智能電網(wǎng)中，能夠使信息通信技術更好的服務于電力行業(yè)，有效地為電網(wǎng)中的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度等環(huán)節(jié)提供重要技術支撐，提高電力系統(tǒng)信息化水平，從而改善現(xiàn)有電力系統(tǒng)基礎設施的利用效率，促進能源的高效利用。

二、 電力物聯(lián)網(wǎng)國內現(xiàn)狀

我國正處于經(jīng)濟建設高速發(fā)展時期，電力系統(tǒng)基礎設施建設尚不完善。能源分布情況和經(jīng)濟發(fā)展水平也極不平衡。因此，我國的電網(wǎng)需要更高層次的智能化。

國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)針對智能電網(wǎng)的建設分別開展了很多工作。

國家電網(wǎng)公司提出了建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強網(wǎng)架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化等特征，包含發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展對未來電網(wǎng)的要求，國家電網(wǎng)公司提出智能電網(wǎng)應具備以下五個方面的基本內涵：堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動。

南方電網(wǎng)公司根據(jù)國家轉變經(jīng)濟增長方式的要求和中長期發(fā)展戰(zhàn)略，研究提出了建設”智能、高效、可靠、綠色”電網(wǎng)的發(fā)展定位，明確了“四提高一促進”的發(fā)展目標：提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平、提高系統(tǒng)和資產(chǎn)利用效率、提高用戶側的能效管理和優(yōu)質服務水平、提高資源優(yōu)化配置和高效利用能力，促進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設和發(fā)展。

我國以“堅強”為核心來發(fā)展智能電網(wǎng)，可以提高電網(wǎng)防御外力破壞和抵抗自然災害的能力，同時增強電網(wǎng)供電的安全性、可靠性；提高電網(wǎng)對新能源的合理配置，推動新能源的跨越式發(fā)展，充分發(fā)揮其在能源綜合運輸體系中的重要作用。

我國正處在加速工業(yè)化和城市化的發(fā)展階段，能源和電力需求一直在持續(xù)的增長，建設堅強智能電網(wǎng)的任務迫在眉睫，智能電網(wǎng)的建設必須在政府宏觀層面的大力引導與支持下進行統(tǒng)籌規(guī)劃，也需要全社會共同努力來完成。國家電網(wǎng)公司在認真分析國內經(jīng)濟發(fā)展形勢和技術水平的基礎上，根據(jù)我國國情現(xiàn)狀，按照統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準、試點先行、整體推進的原則，分階段推進堅強智能電網(wǎng)的建設。

2009年-2010 年為規(guī)劃試點階段：重點開展電網(wǎng)智能化發(fā)展規(guī)劃工作，制訂技術標準和管理標準，開展關鍵技術研發(fā)和設備研制，開展各環(huán)節(jié)的試點工作；

2011年-2015 年為全面建設階段：加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應用；

2016年-2020 年為引領提升階段：基本建成堅強智能電網(wǎng)，使電網(wǎng)的資源配置能力、安全水平、運行效率，以及電網(wǎng)與電源、用戶之間的互動性顯著提高。

在2009年5月召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上，國家電網(wǎng)公司明確了“堅強智能電網(wǎng)”的定義，即以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強網(wǎng)架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)的工作安排遵循全面啟動、均衡推進，規(guī)劃統(tǒng)領、標準先行，率先突破、目標明確，科研支撐、基礎保障的基本原則。重點工作包括編制電網(wǎng)智能化發(fā)展規(guī)劃、開展兩批共21類試點工程建設、啟動技術標準制定和檢測中心建設，組織10類重點專項研究，開展十余項物聯(lián)網(wǎng)相關的國家科技重大專項、國家973計劃、國家863計劃、國家重大咨詢等項目，為物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的示范應用及大規(guī)模部署奠定堅實的理論和實踐基礎。

2011年我國智能電網(wǎng)進入全面建設階段。智能電網(wǎng)的各類試點全面鋪開，智能電網(wǎng)的各項標準也將密集出臺。3月，國家電網(wǎng)宣布了2011年將推廣建設11類智能電網(wǎng)試點工程，其中，建設智能變電站67座，在19個城市核心區(qū)建成配電自動化系統(tǒng)，推廣應用5000萬戶智能電表，新建173座電動汽車充換電站和9211個充電樁，完成25個智能小區(qū)/樓宇建設；建設6.2萬戶電力光纖到戶；完成中新天津生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程建設；接納風電容量2000萬千瓦；制定智能電網(wǎng)標準88項。

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三、電力物聯(lián)網(wǎng)在國外的應用

美國電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況

美國始終致力于開發(fā)各種新技術,智能電網(wǎng)技術在美國有很廣泛的應用，主要在AMI先進計量、用戶服務、網(wǎng)絡基礎設施的升級改造、儲能示范、清潔能源、混合動力/電動汽車、分布式電源并網(wǎng)、系統(tǒng)集成、區(qū)域智能電網(wǎng)示范等方面，總量超過200項。

美國電力物聯(lián)網(wǎng)的建設重點與進展：

（1）2003年,美國能源部( DOE)公布了《電網(wǎng)2030規(guī)劃》，它是美國電力改革的綱領性文件,描繪了美國未來電力系統(tǒng)的設想,并確定了各項研發(fā)和試驗工作的分階段目標。一個完全自動化的電力輸送網(wǎng)絡圖景，能夠建成控制每一個用戶及節(jié)點，實現(xiàn)電能與信息，在任意點之間的雙向流動。

（2）得克薩斯電網(wǎng)公司建立了智慧的數(shù)字電網(wǎng)。這種數(shù)字電網(wǎng)可以在發(fā)生故障時根據(jù)部署的物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點和RFID標簽自動感知和匯報故障位置，并且自動路由，10秒鐘之內就恢復供電。該電網(wǎng)還可以接入風能、太陽能等新能源，大大有利于新能源產(chǎn)業(yè)的成長。相配套的智能電表可以讓用戶通過手機控制家電，使居民的生活更加便捷。

（3）IBM的高精度清潔能源發(fā)電預測解決方案可以幫助電力企業(yè)解決以風電和光伏發(fā)電為代表的新能源裝機比例不斷增加，但其受天氣等因素的影響很大、出力不穩(wěn)定、預測不精確、并網(wǎng)運行時會對電網(wǎng)造成很大沖擊的問題，這些問題極大制約了新能源的發(fā)展。該方案可根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)裝置獲取的氣象信息建立高精度天氣預測模型，對微觀區(qū)域內云層、降雨量、風速、風向、氣壓、溫度等快速和準確預報；針對風能發(fā)電功率預測，解決關鍵性的風速和風向預測問題，并結合功率曲線給出高精度發(fā)電功率預測；基于天氣預測結果，結合光伏電池組特性和歷史數(shù)據(jù)，實時預測光伏發(fā)電功率；分析預測值與實際觀測值的差異，在系統(tǒng)運行過程中對模型參數(shù)進行動態(tài)校正，進一步提高預測精度。

歐洲電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況

2006—2008年，歐盟依次發(fā)布了“歐洲未來電網(wǎng)的愿景與戰(zhàn)略”、“戰(zhàn)略性研究計劃”、“戰(zhàn)略部署文件”3份戰(zhàn)略性文件，構成了歐盟的智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略框架。就其主要成員國來看，英國2009年依次發(fā)布了“英國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略”和“英國低碳轉型計劃”。德國2009年發(fā)布了名為“新思路、新能源——2020年能源政策路線圖”的戰(zhàn)略性文件。

德國、法國、意大利、荷蘭、丹麥、和英國等歐洲諸國都開展了基于各自國情的智能電網(wǎng)研究和試點建設。如北非沙漠太陽能和風能項目、歐洲南部太陽能和風電儲能項目、德國“E-Energy”計劃、丹麥“清潔能源計劃”和“EDISON示范項目”、“More Microgid”、分布式電源并網(wǎng)、智能電表更換、電動汽車等。

歐洲電力物聯(lián)網(wǎng)的建設重點與進展：

（1）庫克斯港示范項目（e-Telligence）是一個風力發(fā)電接入系統(tǒng)比較少的農(nóng)村示范區(qū)。通過儲能來平衡不穩(wěn)定的風電，應用智能電網(wǎng)，實現(xiàn)可再生能源的平衡，提高了能源利用率和電腦質量。

（2）萊茵魯爾區(qū)示范項目包括兩個農(nóng)村地區(qū)和一個城市地區(qū)，通過創(chuàng)建一個智能信息和通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)智能信息處理。該項目完成了智能電表的使用，創(chuàng)建家庭能源網(wǎng)絡以提高能源效率。實現(xiàn)了用戶對電費和電力系統(tǒng)對電能使用情況的檢測。還有萊茵魯爾區(qū)的電動汽車項目，開發(fā)電池技術，和武漢、加利福尼亞展開了廣泛的合作。以實現(xiàn)到2020年25萬輛電動車的運行的目標。

日本電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況

日本智能電網(wǎng)發(fā)展的核心內容是新能源發(fā)電出力預測系統(tǒng)；高性能儲能系統(tǒng)；與儲能相組合的供需控制系統(tǒng)；微網(wǎng)實證研究系統(tǒng)。在儲能電池領域，日本的技術處于領先地位。

日本于2009年4月公布了“日本發(fā)展戰(zhàn)略與經(jīng)濟增長計劃”，其中包括了太陽能發(fā)電并網(wǎng)、未來日本智能電網(wǎng)實證試驗、電動汽車快速充電裝置等內容。日本計劃在2030年全部普及智能電網(wǎng)同時在海外建設智能電網(wǎng)。

2010年1月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省METI提出了下一代能源和社區(qū)系統(tǒng)發(fā)展報告中間稿。內容包括：建設“智能社區(qū)”；開發(fā)和集成智能社區(qū)相關技術；建設和檢驗“日本智能電網(wǎng)”模式，建立“本地平衡模式”和“電力/能源網(wǎng)絡”的一種互補關系。2010年1月向IEC提交26項日本開發(fā)的相關技術標準。

日本電力物聯(lián)網(wǎng)的建設重點與進展：

（1）儲能技術

三菱電機公司推出由312個鋰離子電池構成的小型組合蓄電池，蓄電能力達1.6千瓦時。三菱重工業(yè)公司和九州電力公司把448個組合蓄電池連接起來，成功制成蓄電容量為132千瓦時的大型蓄電池。

（2）電動汽車充電服務網(wǎng)絡建設

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省支持的日本智能電網(wǎng)實驗“新一代能源與社會系統(tǒng)實證”于2010年8月11日對外公布。各汽車廠商開發(fā)不僅可充電、而且還具備放電功能的EV（電動汽車）及PHEV（插電式混合動力車），用于V2H（汽車到家庭）及智能電網(wǎng)。

（3）智能電表

日本多個電力公司啟動了智能電表示范項目，預計2020年前，日本智能電表需求量約為5000萬只。

韓國電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況

2009年2月韓國成立綠色增長委員會。為了加快實現(xiàn)韓國綠色增長戰(zhàn)略，韓國政府積極推進智能電網(wǎng)建設。2010年1月，韓國知識經(jīng)濟部發(fā)布了《韓國智能電網(wǎng)發(fā)展路線2030》，目標是在2030年全面完成韓國智能電網(wǎng)建設，實現(xiàn)整個電網(wǎng)的智能化。

韓國智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電網(wǎng)技術與多種技術、多個行業(yè)的交叉融合，涵蓋交通、家電、住宅、環(huán)境等各個領域。發(fā)展定位是支撐綠色增長戰(zhàn)略，幫助實現(xiàn)其三大戰(zhàn)略目標：節(jié)能減排，減少對外能源依賴；創(chuàng)造綠色增長動力，促進產(chǎn)業(yè)結構升級；改變生活方式，提高生活質量。

韓國電力物聯(lián)網(wǎng)的建設重點與進展：

（1）濟州島智能電網(wǎng)示范工程

2009年韓國在濟州島上開展智能電網(wǎng)示范工程，建設周期為2009年12月至2013年5月總投資約為2.4億美元。該示范工程將主要用于先進智能電網(wǎng)技術的試驗和研發(fā)，以及新商業(yè)模式的開發(fā)，包括在智能用電、智能交通、可再生能源、智能電力服務和智能電力網(wǎng)等領域。     

（2）電動汽車

韓國政府在2011年下半年開始大規(guī)模電動汽車生產(chǎn)，計劃到2015年，韓國電動汽車取代國內10%的小型車的市場份額，到2020年電動汽車韓國汽車市場的20%。2010年9月現(xiàn)代汽車推出韓國首款純電動汽車BlueOn，該車采用16.4千瓦時的聚合物鋰離子電池，220千伏家用電源直充，需要6小時。

總結

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的必然產(chǎn)物，是電力行業(yè)生產(chǎn)運行管理經(jīng)營各環(huán)節(jié)根本性轉變的解決方案。未來發(fā)展會更大程度的改變人們生產(chǎn)和生活方式。物聯(lián)網(wǎng)技術已廣泛的應用于智能電網(wǎng)的建設中，隨著社會的發(fā)展和智能電網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)技術的日益進步，物聯(lián)網(wǎng)技術必會在智能電網(wǎng)建設中產(chǎn)生更加深遠的影響。為拉動社會進步創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值，提高我國的綜合國力做出更大的貢獻。（文/南瑞集團公司 肖松宇）